TinyOS編程思想和Nesc基礎語法

TinyOS操做系統由nesc語言寫成，從程序員角度看，它的基本做用就是提供了一組API接口以及一些編程規則。

具體來講，基於nesc語言的TinyOS編程行爲具備如下特色：

a.兼容C語言：使用nesc進行TinyOS編程時可使用C語言中幾乎全部的結構體、函數語法。事實上，nesc僅僅是在較高的層次上增長了一些新的數據結構（即接口和組件）和併發執行模型。

b.組件式編程：組件相似於面嚮對象語言的類對象，能夠提供或使用接口，而且有本身的內部實現，程序員使用代碼肯定組件之間的鏈接關係。與C++或JAVA不一樣的是，組件對象的實例化是在編譯時運行的。

c.任務式編程：TinyOS提供一個簡單的延期任務機制，即用task關鍵字修飾的任務函數使用post關鍵字投遞後，能夠被TinyOS的任務調度程序調度執行。任務可使組件在「後臺」運行，而不是當即運行。

d.分階段做業編程：當編寫一個須要長時間運行的做業代碼時，將其分爲兩個階段，即調用和完成調用。例如一個讀傳感器工做，能夠寫成兩個函數，read和readDone函數，當read函數讀完時，在函數內部經過任務給調用者激發一個readDone事件。

e.事件驅動編程：事件機制致使代碼的執行路徑是不可預知的，不一樣的事件執行不一樣的代碼片斷。TinyOS有兩種事件：硬件中斷事件和程序事件（由程序自己使用signal關鍵字來激發的事件）

f.併發執行模型：nesC將代碼區分爲同步代碼和異步代碼。其中同步代碼僅由任務來執行；異步代碼可被任務和中斷處理程序執行，nesC編譯器檢查並確保這個規則被執行。

TinyOS的源碼目錄

 

TinyOS開發流程：

（1）肯定硬件資源

（2）應用需求分析

（3）應用程序組件和接口設計

（4）按組件編寫程序代碼以及makefile文件

（5）編譯、下載、調試程序

 

一個簡單的Blink程序：

在咱們C語言入門的時候，第一個拿出來說的例子是HELLOWORLD，單片機，FPGA編程的時候，第一個拿出來說的例子是流水燈。

這裏基於nesc的TinyOS的編程咱們來說最簡單的Blink程序，也就是點燈程序。

首先咱們來看Blink程序目錄下的文件：

目錄下一共有三個文件：BlinkAppC.nc：這是配件組件，BlinkC.nc：這是模塊組件，Makefile：這是編譯規則

根據TinyOS組件編程規則，一個應用程序有且只有一個頂層配置組件，用於配置程序中的組件之間的接口鏈接關係，模塊組件能夠有多個。

接下來咱們分別看一看三個文件的源碼：

配件的源碼咱們能夠看到分爲兩個部分，一個是configuration的聲明區，一個是配件的implementation的實現區。配件通常用configuration來聲明。

聲明區聲明要使用的接口和提供的接口。實現區咱們也能夠分爲兩部分：一部分是組件的聲明，另一部分是組件的鏈接關係。

模塊的源碼也是分爲兩個部分，一部分是聲明區，一部分是實現區。聲明區聲明使用的接口和提供的接口。實現區是業務實現代碼。Boot接口的booted函數是入口函數，至關於C語言的main函數。

上述代碼是一種固定寫法，每個TinyOS的應用程序的Makefile文件至少包含這兩行代碼，其中：COMPONENT變量用於指定頂層配置組件的名字。include語句用於包含環境白能量MAKERULES，它指向TinyOS的默認Makefiles文件。

 

nesC程序結構

程序文件組成主要是一下幾個部分：

一個完整的nesC程序是由多個組件組成的，組件是nesC程序的可運行模塊。

接口：（相似C語言的.h文件 只有聲明沒有實現）

接口提供給組件來使用，而且必須由某個組件來實現纔有意義。nesC接口的規定：

a.接口由一個或多個命令函數（command）和事件函數（event）組成，能夠只有命令函數或事件函數。

b.接口能夠被多個組件來實現（由配件來指定具體使用哪一個實現）

c.實現接口的組件，必須實現接口中全部的命令函數。

d.使用接口的組件，必須實現接口中的所用事件函數。

接口定義語法：

1 interface 接口名
2 {
3         command 函數聲明
4         event 函數聲明  
5 }

組件：

共分爲兩類，模塊和配件。

模塊module是nesC程序的邏輯功能實體，經過提供接口或使用接口以實現某個確切的業務算法。通常以應用名稱+C命名

配件configuration負責把其餘組件給裝配起來，把組件「使用的接口」綁定到「提供該接口」的組件上去。通常以應用名稱+AppC命名

一般說，模塊是包含可執行代碼的組件，配件是包含組件關係的組件。

配件

配件定義的語法：

 1 configuration 配件名
 2 {
 3         //接口聲明
 4        use interface X；
 5        provide interface A;        
 6 }
 7 implementation
 8 {
 9         //組件聲明語句
10         components 組件A；
11         //組件鏈接語句
12        組件A.接口->組件B.接口//組件A的接口由組件B提供
13 }

模塊：

模塊定義的語法：

 1 module 模塊名
 2 {
 3         //接口聲明  
 4 }
 5 implementation
 6 {
 7         //變量定義
 8         普通函數
 9        {
10         }
11         task 任務函數
12         {
13         }
14         command 命令函數
15         {
16         }
17         event 事件函數
18         {
19         }
20 }

接口的聲明語法

1 use interface X；//使用什麼接口
2 provide interface A；//提供什麼接口

模塊的實現implementation包括兩部分代碼：變量定義，入口函數和其它函數。

變量定義：

        本模塊功能算法所用的變量，變量只在模塊內有效，模塊變量是靜態變量。

入口函數：

        nesC程序的入口須要在模塊中使用系統提供的Boot接口，而後在程序中實現該接口的booted函數，此函數就是nesC程序的入口。

       語法：

1 event void Boot.booted()
2 {
3 }

其餘函數：
        任務函數：由操做系統調度執行的函數。加關鍵字task。

        命令函數：模塊「提供的接口」所規定的全部命令函數 加關鍵字command，call命令觸發。

        事件函數：模塊「使用的接口」所規定的全部事件函數 加關鍵字event，signal觸發。